2018年-中国信通院_5G核心网云化部署需求与关键技术白皮书_25页_2mb

5G核心网云化部署需求与关键技术总结

引言

随着5G标准冻结，商用部署逐步推进，5G核心网正从传统架构向云化、服务化、灵活化的方向演进。5G核心网采用服务化架构（SBA）、网络切片和边缘计算等关键技术，旨在构建高性能、可扩展的广域网络基础设施，提升未来网络运营能力。然而，当前NFV技术尚处于早期商用阶段，标准进展相对滞后，与5G核心网全网部署目标仍存在差距。因此，有必要明确5G核心网云化部署的关键需求，构建统一的部署框架，推动关键技术攻关与试验验证。

核心内容

主要观点

• 5G核心网云化部署是实现网络能力开放、灵活扩展和智能化运营的关键路径。
• NFV技术是实现5G核心网云化的重要支撑，其标准化和产业成熟度直接影响部署进程。
• 5G核心网云化部署需分阶段推进，从概念验证到组网验证，再到融合与智能化运营。
• 容器技术、切片友好运营、运维配套、通用硬件性能优化等是云化部署的关键技术支撑。

关键信息

• 5G核心网关键特性：服务化架构、网络切片、边缘计算。
• NFV标准化进展：ETSI NFV工作组已发布多个版本的参考架构和MANO框架，但部分接口和信息模型标准化仍需完善。
• 部署框架：采用“中心-边缘”两级数据中心组网，支持灵活的网络功能分布和资源调度。
• 云平台需求：开放、可靠、高效、简约、智能，需通过分步推进实现逐步优化。
• 关键技术方向：
  • NFV平台解耦（二层/三层解耦）。
  • 容器技术引入与CaaS平台建设。
  • 网络切片运营能力（自动部署、SLA保障、安全隔离等）。
  • NFV运维配套（容灾、备份、自动化编排、监控升级）。
  • X86通用硬件性能优化（软件加速、硬件加速、专用模块通用化）。

5G核心网云化部署基础框架

1. 端到端组网框架

• 采用“中心-边缘”两级数据中心架构，支持多层分布式组网。
• 中心级数据中心：承载控制面网元、网管系统、SDN控制器等，优化信令处理时延。
• 边缘级数据中心：承担用户面功能卸载、边缘计算、业务切片接入等功能，降低传输时延，提高安全性。
• 虚拟化层：支持统一NFV平台，实现软硬件解耦，提升部署灵活性和资源利用率。

2. 核心网云化部署重点任务

• EPC升级：支持NSA（非独立组网）和CUPS（控制面与用户面分离）。
• 分布式云网建设：包括数据中心组网、NFV平台建设、容器部署、混合组池等。
• 5GC建设：实现服务化架构、网络切片、边缘计算等功能，支持新型业务场景。
• 4/5G融合：实现EPC/5GC互操作、混合组池、业务连续性保障等。
• 智能化运营：构建基于容器的CaaS平台，支持自动化切片编排和AI驱动的智能运维。

3. 4G/5G云端共存与融合

• 分阶段推进：
  • 概念验证阶段：同步推进EPC升级和5GC部署，确定云平台选型。
  • 组网验证阶段：完成试验网验证，向规模组网平滑过渡。
  • 融合阶段：实现4/5G核心网一体化运营，支持切片、MEC等新能力。
• 未来目标：构建统一的云平台生态，实现基于服务的敏捷部署和智能运营。

5G核心网云化部署关键技术

1. NFV平台解耦

• 采用三层解耦方案：NFVO、VIM+虚拟化平台、VNF+VNFM解耦。
• 二层解耦：通用硬件资源池，由网络设备厂商统一集成。
• 三层解耦：运营商统一部署NFVO，支持多厂商VNF和VNFM集成，提升平台开放性和灵活性。
• 标准化与开源：推动统一VNFD数据模型和开放接口信息模型，构建“开源+标准”统一应用生态。

2. 容器技术引入

• 5G核心网服务化架构需要容器技术实现灵活编排和快速响应。
• 初期采用虚机容器方案，后期逐步引入独立CaaS平台，实现容器资源统一管理。
• 容器部署方式包括虚机容器和裸机容器，根据场景需求灵活选择。
• 需要对VNFM进行增强，支持容器资源与虚机资源的统一管理，推动MANO向容器化演进。

3. 切片友好运营

• 网络切片需具备按需设计、自动部署、SLA保障、智能化分析、安全隔离、租户可管可控等能力。
• 初期可上线子切片，实现NS快速部署与业务配置激活。
• 随着行业标准和平台能力的完善，逐步实现以切片为单位的运营模式，提升业务灵活性与服务质量。

4. NFV运维配套

• 需构建多级容灾与备份体系，包括IT级、网元级、网络级容灾。
• 支持混合Pool管理，实现虚机与容器资源的统一编排与调度。
• 推进网管与云平台对接，实现编排、监控、升级等流程的自动化和一体化。
• 引入SDN技术，支持切片网络配置和端到端业务发放。

5. X86通用硬件性能

• 通用服务器性能低于物理设备，需通过软件加速（如DPDK+SR-IOV）和硬件加速（如NP、FPGA）提升转发性能。
• 支持服务化架构信令交互优化，改进HTTP2机制，降低时延。
• 在边缘计算场景中，需提供GPU、AISC等硬件加速方案，满足计算密集型业务需求。
• 推动专用资源通用化，通过VIM北向接口对上层暴露资源，简化VIM复杂度。

总结与展望

部署推进建议

发展趋势

• 5G核心网云化部署将推动网络从“封闭花园”向开放生态演进。
• 容器化、服务化、智能化是未来云化部署的核心方向。
• 需要运营商、IT厂商、CT厂商和开源社区通力合作，共同推进技术成熟和标准统一。

产业呼吁

• 推进三层解耦集成方案，实现统一云平台建设。
• 加强实验室、试验网、现网试点，解决功能、性能和运营问题。
• 促进垂直行业参与，共同构建基于切片的新型产业生态。

贡献单位

• 中国信息通信研究院
• 中国移动
• 中国电信
• 中国联通
• 华为
• 中兴
• 大唐电信科技产业集团
• 爱立信
• 诺基亚
• 联想